Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Etching/Reactive Ion Etching (RIE)

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La RIE è una tecnologia di etching usata per l'incisione in processi di microfabbricazione. Essa si basa sull'utilizzo di un plasma che presenta caratteristiche chimico reattive, al fine di rimuovere il materiale depositato sul wafer. Il plasma viene generato a bassa pressione (in una camera da vuoto), attraverso un campo elettromagnetico; gli ioni ad alta energia provenienti dal plasma attaccano la superficie del wafer, reagendo con essa.

Un tipico sistema RIE, è costituito da una camera a vuoto cilindrica all'interno della quale, nella parte inferiore, è posizionato il wafer. Il plasma viene ottenuto nel sistema mediante l'applicazione di un forte campo elettromagnetico a RF (radio frequenza). La frequenza del campo è in genere quella caratteristica di 13,56 megahertz, con una potenza di poche centinaia di watt. Il campo elettrico oscillante ionizza le molecole del gas strappando da esso elettroni, creando appunto il plasma. Ad ogni ciclo del campo, gli elettroni vengono accelerati, muovendosi su e giù nella camera; gli elettroni, muovendosi, colpiscono sia le pareti superiore della camera che il wafer presente.

Il bombardamento ionico innalza o promuove la reazione tra le specie attive(radicali neutri) e il materiale da rimuovere. I prodotti della rimozione dovuti alla dissociazione delle specie gassose portano alla formazione di specie volatili o parzialmente volatili; queste ultime si ridepositano sulle pareti determinandone la formazione di un film inibitore che funge da barriera protettiva contro le specie attive(radicali neutri) e ne impediscono l'azione di rimozione.

Il risultato è un profilo dell'attacco anisotropo, l'anisotropia viene controllata dallo strato passiavante sulle pareti laterali, una selettività ragionevolmente accettabile, ed un danneggiamento dovuto al bombardamento abbastanza contenuto.

Il RIE aumenta la velocità di attacco combinando l'attacco chimico con uno sputtering puramente fisico e quindi dotato di direzionalità a bassa pressione.

Schema di un RIE

Le caratteristiche che ha un RIE:

  • Presenza costante di una componente anisotropica tipicamente minimizzata dalla passivazione delle pareti
  • Sputtering chimico-fisico
  • Maggiore selettività rispetto ad un etch fisico
  • Alta direzionalità
  • Pressioni medio-basse
  • Tipicamente single wafer
  • Elevato etch rate
  • Reazioni di ioni
  • Sensibilità al danneggiamento elettrico dei layer da etchare o degli stopping layer
  • Utilizzando fenomeni di deposizione e assorbimento si può aumentare il controllo dell'etch orizzontale nel Ion Enhanced Etch